Vücutların dinamiklerdeki etkileşiminin ana işareti, ivmelerin ortaya çıkmasıdır. Bununla birlikte, birkaç farklı kuvvetin etki ettiği bir cismin hangi koşullar altında ivme ile hareket etmediğini bilmek çoğu zaman gereklidir. Hadi takılalım

bir ip üzerinde top. Yerçekimi kuvveti topa etki eder, ancak Dünya'ya doğru hızlandırılmış harekete neden olmaz. Bu, mutlak değere eşit ve zıt yönde yönlendirilmiş elastik bir kuvvetin hareketi ile önlenir. Yerçekimi kuvveti ve esneklik kuvveti birbirini dengeler, bunların bileşkesi sıfırdır, dolayısıyla topun ivmesi de sıfırdır (Şekil 40).

Vücudun herhangi bir yerinde yerçekimi sonucunun geçtiği noktaya ağırlık merkezi denir (Şekil 41).

Kuvvetler dengesi koşullarını inceleyen mekaniğin dalına statik denir.

Dönmeyen cisimlerin dengesi.

düzgün doğrusal ileri hareket cismi veya durgunluğu ancak cisme uygulanan tüm kuvvetlerin geometrik toplamı sıfıra eşitse mümkündür.

Dönmeyen bir cisim, cisme uygulanan kuvvetlerin geometrik toplamı sıfır ise dengededir.

Dönme eksenine sahip cisimlerin dengesi.

AT Gündelik Yaşam ve teknoloji, genellikle ileriye doğru hareket edemeyen, ancak bir eksen etrafında dönebilen cisimler vardır. Bu tür cisimlere örnek olarak kapılar ve pencereler, araba tekerlekleri, salıncaklar vb. verilebilir. Eğer kuvvet vektörü P dönme eksenini kesen düz bir çizgi üzerinde bulunuyorsa, bu kuvvet dönme ekseninin yanından gelen elastik kuvvet tarafından dengelenir. (Şek. 42).

F kuvvet vektörünün üzerinde bulunduğu düz çizgi dönme eksenini kesmiyorsa, bu kuvvet dengelenemez.

dönme ekseninin yanından elastik kuvvet ve gövde eksen etrafında döner (Şekil 43).

Bir cismin bir kuvvetin etkisi altında bir eksen etrafındaki dönüşü, ikinci bir kuvvetin etkisiyle durdurulabilir.Deneyimler göstermektedir ki, iki kuvvet ayrı ayrı cismin zıt yönlerde dönmesine neden oluyorsa, o zaman aynı anda hareket ettiklerinde cismin Aşağıdaki koşul karşılanırsa dengede:

kuvvet vektörlerinin (kuvvetlerin etki çizgileri) üzerinde bulunduğu düz çizgilerden dönme eksenine en kısa mesafeler nerededir (Şekil 44). Mesafeye kuvvetin kolu denir ve kuvvet modülü ile kolun ürününe kuvvet momenti M denir:

Cismin eksen etrafında saat yönünde dönmesine neden olan kuvvetlerin momentlerine pozitif bir işaret ve saat yönünün tersine dönüşe neden olan kuvvetlerin momentlerine negatif bir işaret atanırsa, o zaman dönme ekseni olan cismin denge koşulu formüle edilebilir. moment kuralı olarak: sabit bir dönme eksenine sahip bir cisim, cisme bu eksen etrafında uygulanan tüm kuvvetlerin momentlerinin cebirsel toplamı sıfıra eşitse dengededir:

SI tork birimi, hareket çizgisi dönme ekseninden uzakta olan 1 N'lik bir kuvvet momentidir. Bu birime Newton metre denir.

Bir cismin dengesi için genel koşul. İki sonucu birleştirerek, bir cismin dengesi için genel bir koşul formüle edebiliriz: Bir cisim, kendisine uygulanan tüm kuvvetlerin vektörlerinin geometrik toplamı ve bu kuvvetlerin ekseni etrafındaki momentlerinin cebirsel toplamı ise dengededir. rotasyon sıfıra eşittir.

Genel denge koşulu sağlandığında, vücut mutlaka dinlenme durumunda değildir. Newton'un ikinci yasasına göre, tüm kuvvetlerin bileşkesi sıfıra eşit olduğunda, cismin ivmesi sıfıra eşittir ve hareketsiz durumda olabilir mi? eşit ve düz bir çizgide hareket edin.

Kuvvetlerin momentlerinin cebirsel toplamının sıfıra eşit olması, bu durumda cismin mutlaka hareketsiz olduğu anlamına gelmez. Birkaç milyar yıl boyunca, Dünya'nın kendi ekseni etrafındaki dönüşü sabit bir periyotla devam eder, çünkü Dünya'ya diğer cisimlerden etki eden kuvvetlerin momentlerinin cebirsel toplamı çok küçüktür. Aynı nedenle, dönen bir bisiklet tekerleği sabit bir frekansta dönmeye devam eder ve sadece dış kuvvetler bu dönüşü durdurur.

Denge türleri.

Pratikte, sadece cisimler için denge koşulunun yerine getirilmesiyle değil, aynı zamanda dengenin stabilite olarak adlandırılan niteliksel özelliğiyle de önemli bir rol oynar. Üç tür vücut dengesi vardır: kararlı, kararsız ve kayıtsız.

Küçük dış etkilerden sonra vücut orijinal denge durumuna geri dönerse, dengeye kararlı denir. Bu, cismin başlangıç ​​konumundan herhangi bir yönde hafif bir yer değiştirmesiyle, cisme etki eden kuvvetlerin bileşkesi sıfırdan farklı olursa ve denge konumuna yönlendirilirse olur. Kararlı dengede, örneğin, girintinin dibinde bir top bulunur (Şekil 45).

Vücudun denge konumundan hafif bir yer değiştirmesi ile, kendisine uygulanan kuvvetlerin bileşkesi sıfır değilse ve denge konumundan yönlendiriliyorsa, denge kararsız olarak adlandırılır (Şekil 46).

Cismin orijinal konumundan küçük yer değiştirmeleri için, cisme uygulanan kuvvetlerin bileşkesi sıfıra eşit kalırsa, cisim kayıtsız bir denge durumundadır. Top yatay bir yüzey üzerinde kayıtsız bir dengededir (Şekil 47).

Sabit bir dönme eksenine sahip bir gövde, ağırlık merkezi dönme ekseninin altında bulunuyorsa ve dönme ekseninden geçen dikey bir çizgi üzerindeyse kararlı dengededir (Şekil 48, a).

Bu denge konumundan hafif bir sapma ile cisme etki eden kuvvetlerin momentlerinin cebirsel toplamı sıfırdan farklı olur ve ortaya çıkan kuvvetlerin momenti cismi orijinal denge konumuna döndürür (Şekil 48, b).

Ağırlık merkezi, dönme ekseninden geçen dikey bir çizgi üzerindeyse, ancak dönme ekseninin üzerinde bulunuyorsa, denge kararsızdır (Şekil 49, a, b).

Vücudun dönme ekseni ağırlık merkezinden geçtiğinde vücut kayıtsız bir dengededir (Şekil 50).

Bir destek üzerinde vücut dengesi.

Cismin ağırlık merkezi C boyunca çizilen dikey bir çizgi destek alanını geçerse, cisim dengededir (Şekil 51). Ağırlık merkezinden geçen dikey çizgi destek alanını geçmezse, gövde devrilir (Şek. 52).

İleri geri

Dikkat! Slayt önizlemesi yalnızca bilgi amaçlıdır ve sunumun tam kapsamını temsil etmeyebilir. Eğer ilgini çektiyse bu iş lütfen tam sürümünü indirin.

Dersin Hedefleri: Vücutların denge durumunu incelemek, tanışmak çeşitli tipler denge; Vücudun dengede olduğu koşulları bulun.

Dersin Hedefleri:

• Eğitim:İki denge koşulunu, denge türlerini (kararlı, kararsız, kayıtsız) incelemek. Hangi koşullar altında cisimlerin daha kararlı olduğunu öğrenin.
• Geliştirme: Fizikte bilişsel ilginin gelişimini teşvik etmek. Karşılaştırma, genelleme, ana şeyi vurgulama, sonuç çıkarma becerilerinin geliştirilmesi.
• eğitici: Dikkat, bakış açısını ifade etme ve savunma yeteneğini geliştirmek, öğrencilerin iletişim becerilerini geliştirmek.

Ders türü: bilgisayar desteği ile yeni materyal öğrenme dersi.

Teçhizat:

1. "Elektronik dersleri ve testlerinden" Disk "İş ve güç".
2. Tablo "Denge koşulları".
3. Bir çekül ile eğimli prizma.
4. geometrik cisimler: silindir, küp, koni vb.
5. Bilgisayar, multimedya projektörü, interaktif beyaz tahta veya ekran.
6. Sunum.

Dersler sırasında

Bugün dersimizde vincin neden düşmediğini, Roly-Vstanka oyuncağının neden her zaman orijinal durumuna döndüğünü, Eğik Pisa Kulesi'nin neden düşmediğini öğreneceğiz.

I. Bilginin tekrarı ve güncellenmesi.

1. Newton'un birinci yasasını formüle edin. Kanunun durumu nedir?
2. Newton'un ikinci yasası hangi soruyu cevaplar? Formül ve ifade.
3. Newton'un üçüncü yasası hangi soruyu cevaplar? Formül ve ifade.
4. Ortaya çıkan kuvvet nedir? O nasıl?
5. "Cisimlerin hareketi ve etkileşimi" diskinden 9 numaralı "Farklı yönlere sahip kuvvetlerin sonucu" görevini tamamlayın (vektör toplama kuralı (2, 3 alıştırma)).

II. Yeni materyal öğrenmek.

1. Denge nedir?

Denge, bir dinlenme halidir.

2. Denge koşulları.(slayt 2)

a) Vücut ne zaman dinlenir? Bu hangi kanundan geliyor?

İlk denge koşulu: Geometrik toplam ise cisim dengededir. dış kuvvetler vücuda uygulanan sıfırdır. ∑ F = 0

b) İki olsun eşit kuvvetler, resimde gösterildiği gibi.

Dengede olacak mı? (Hayır, dönecek)

Diğerleri hareket ederken sadece merkez nokta hareketsizdir. Bu, cismin dengede olması için, her bir elemana etki eden tüm kuvvetlerin toplamının 0'a eşit olması gerektiği anlamına gelir.

İkinci denge koşulu: Saat yönünde hareket eden kuvvetlerin momentlerinin toplamı, saat yönünün tersine hareket eden kuvvetlerin momentlerinin toplamına eşit olmalıdır.

∑ M saat yönünde = ∑ M saat yönünün tersine

Kuvvet momenti: M = F L

L - kuvvet omzu - dayanak noktasından kuvvetin hareket çizgisine kadar olan en kısa mesafe.

3. Vücudun ağırlık merkezi ve konumu.(slayt 4)

Vücudun ağırlık merkezi hepsinin sonucunun geçtiği nokta paralel kuvvetler vücudun bireysel unsurlarına etki eden yerçekimi (vücudun uzayda herhangi bir pozisyonunda).

Aşağıdaki şekillerin ağırlık merkezlerini bulunuz:

4. Denge türleri.

a) (slayt 5-8)

Çözüm: Denge konumundan küçük bir sapma ile, onu bu konuma geri döndürme eğiliminde olan bir kuvvet varsa, denge kararlıdır.

Potansiyel enerjisinin minimum olduğu konum kararlıdır. (slayt 9)

b) Dayanakta veya dayanakta bulunan cisimlerin stabilitesi.(slayt 10-17)

Çözüm: Bir destek noktasında veya hattında bulunan bir cismin stabilitesi için, ağırlık merkezinin destek noktasının (çizgisinin) altında olması gerekir.

c) Düz bir yüzey üzerindeki cisimlerin stabilitesi.

(slayt 18)

1) Destek yüzeyi- bu her zaman vücutla temas eden bir yüzey değildir (ancak masanın ayaklarını birleştiren çizgiler, tripod)

2) "Elektronik dersler ve testler", disk "İş ve güç", "Denge türleri" dersinden bir slaydın analizi.

Resim 1.

1. Dışkı nasıl farklı? (Kare temelli)
2. Hangisi daha stabil? (daha geniş alana sahip)
3. Dışkı nasıl farklı? (Ağırlık merkezinin konumu)
4. Hangisi en stabil? (hangi ağırlık merkezi daha aşağıdadır)
5. Neden? Niye? (Çünkü devrilmeden daha büyük bir açıya yönlendirilebilir)

3) Sapan bir prizma ile deneyim

1. Tahtaya çekül çizgisi olan bir prizma koyalım ve yavaş yavaş bir kenarından kaldırmaya başlayalım. Ne görüyoruz?
2. Çekül, destek tarafından sınırlanan yüzeyi geçtiği sürece denge korunur. Ancak ağırlık merkezinden geçen dikey, destek yüzeyinin sınırlarını aşmaya başlar başlamaz kitaplık devriliyor.

Ayrıştırma slaytlar 19–22.

Sonuçlar:

1. En geniş destek alanına sahip gövde stabildir.
2. Aynı alana sahip iki cisimden ağırlık merkezi daha düşük olan cisim sabittir, çünkü geniş bir açıda devrilmeden yön değiştirebilir.

Ayrıştırma 23-25 ​​arası slaytlar.

Hangi gemiler daha kararlı? Neden? Niye? (Yükün güvertede değil ambarlarda bulunduğu)

En stabil arabalar hangileri? Neden? Niye? (Arabaların dönüşlerde dengesini artırmak için yol yatağı dönüş yönünde yatırılır.)

Sonuçlar: Denge, kararlı, kararsız, kayıtsız olabilir. Gövdelerin stabilitesi daha büyüktür, destek alanı ne kadar büyükse ve ağırlık merkezi o kadar düşük olur.

III. Cisimlerin stabilitesi hakkındaki bilgilerin uygulanması.

1. Bedenlerin dengesi hakkında bilgiye en çok hangi uzmanlıklar ihtiyaç duyar?
2. Çeşitli yapıların (yüksek binalar, köprüler, televizyon kuleleri vb.)
3. Sirk sanatçıları.
4. Sürücüler ve diğer profesyoneller.

(slaytlar 28-30)

1. Roly-Vstanka oyuncağın herhangi bir eğiminde neden denge konumuna geri dönüyor?
2. Pisa Kulesi neden eğik ve düşmüyor?
3. Bisikletçiler ve motosikletçiler dengelerini nasıl koruyor?

Ders çıkarımları:

1. Üç tür denge vardır: kararlı, kararsız, kayıtsız.
2. Vücudun konumu, potansiyel enerjisinin minimum olduğu sabittir.
3. Düz bir yüzeydeki cisimlerin stabilitesi daha büyüktür, destek alanı ne kadar büyükse ve ağırlık merkezi o kadar düşük olur.

Ev ödevi: § 54 – 56 (G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev, N.N. Sotsky)

Kullanılan kaynaklar ve literatür:

1. G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev, N.N. Sotsky. Fizik. Sınıf 10.
2. Film şeridi "Kararlılık" 1976 (benim tarafımdan bir film tarayıcısında tarandı).
3. "Elektronik dersler ve testler" den "Vücutların hareketi ve etkileşimi" diski.
4. "Elektronik dersleri ve testleri" nden "İş ve güç" diski.

Denge türü sağlam vücut keyfi olarak küçük bir sapma durumunda yerçekimi etkisi ile belirlenir: a) kayıtsız denge - yerçekimi hareketi değişmez; b) kararlı - vücudu her zaman önceki konumuna döndürür (bir stabilite anı vardır); c) kararsız - yerçekimi hareketi her zaman vücudun devrilmesine neden olur (bir devrilme anı vardır); d) sınırlı-kararlı - potansiyel bariyerden önce, vücudun konumu geri yüklenir (bir denge anı vardır), vücut devrildikten sonra (bir devrilme anı vardır).

Rijit cisim mekaniğinde üç tür denge vardır. : kayıtsız, kararlı ve kararsız. Bu türler, vücudun davranışında farklılık gösterir, dengeli pozisyondan biraz sapar. Bir kişinin vücudu bir pozu tamamen muhafaza ettiğinde ("sertleşme"), ona katı bir cismin denge yasaları uygulanır.

kayıtsız denge Herhangi bir sapma ile dengenin korunması karakteristiktir. Yatay bir düzlemde (alt destek) bir top, silindir, dairesel bir koni istediğiniz gibi döndürülebilir ve hareketsiz kalırlar. . Yerçekimi hareket hattı (G) böyle bir gövdede (veya dedikleri gibi, yerçekimi çizgisi daha kısadır) her zaman dayanak noktasından geçer, destek reaksiyon kuvvetinin etki çizgisi ile çakışır (R); birbirlerini dengelerler. Spor teknolojisinde, ne karada ne de suda kayıtsız denge pratikte hiçbir zaman bulunmaz.

sürdürülebilir denge herhangi bir sapma ile önceki pozisyona dönüş ile karakterize edilir. İki nedenden dolayı keyfi olarak küçük bir sapma ile kararlıdır; a) vücudun ağırlık merkezi yükselir (Dh), bir rezerv oluşturulur potansiyel enerji yerçekimi alanında; b) yerçekimi çizgisi (G) destekten geçmez, yerçekimi kolu belirir (d) ve yerçekimi momenti ortaya çıkar (kararlılık momenti M ağız = Gd), vücudu (potansiyel enerjide bir azalma ile) önceki konumuna geri döndürür. Böyle bir denge, üst desteğe sahip bir kişide bulunur. Örneğin, bir jimnastikçinin halkalara asılması; kol omuz ekleminde serbestçe asılı. Cismin kendisinin yerçekimi kuvveti, cismi önceki konumuna döndürür.

kararsız denge Keyfi olarak küçük bir sapmanın daha da büyük bir sapmaya neden olması ve vücudun kendisinin önceki konumuna geri dönememesi karakteristiktir. Bu durum ile alt destek vücudun bir destek noktası veya çizgisi (gövde kenarı) olduğunda. Vücut saptığında: a) ağırlık merkezi (-Dh) altına düştüğünde, dünyanın yerçekimi alanındaki potansiyel enerji azalır; b) yerçekimi çizgisi (G) ile vücut sapması dayanak noktasından uzaklaşır, omuz artar (d) ve yerçekimi momenti (devrilme momenti M def. =Gd ); vücudu önceki konumundan giderek daha fazla saptırır. Doğada kararsız denge pratikte neredeyse imkansızdır.

Fiziksel egzersizlerde, genellikle aşağıda bir destek alanı (alt destek) olduğunda başka bir denge türü ile karşılaşılır. . Vücudun hafif bir sapması ile ağırlık merkezi yükselir (+ Dh) ve bir stabilite anı belirir. (M ağız =Gd). Kararlı bir dengenin işaretleri var; vücudun yerçekimi momenti onu önceki konumuna döndürür. Ancak bu, yalnızca belirli sınırlara sapıldığında, yerçekimi çizgisi destek alanının kenarına ulaşana kadar devam eder. Bu pozisyonda, dengesiz denge koşulları zaten ortaya çıkıyor: daha fazla sapma ile vücut devriliyor; ters yönde en ufak bir sapmada önceki konumuna geri döner. Destek alanının sınırı, "potansiyel bariyerin" (maksimum potansiyel enerji) tepesine karşılık gelir. Her yöne zıt engeller ("potansiyel delik") arasındaki sınırlar içinde, sınırlı-kararlı denge .

2.4. Sert bir cismin kararlılığı ve vücut sistemleri

Bir nesnenin kararlılığı, dengesizliğe karşı koyma, konumunu koruma yeteneği ile karakterize edilir. Statik stabilite göstergelerini dengesizliğe direnme yeteneği ve dinamik dengeyi yeniden kurma yeteneği olarak ayırt edin.

Statik sürdürülebilirlik göstergesi katı bir cisim hizmet eder (sınırlı-kararlı bir dengede) kararlılık faktörü . Şek. 51, a devrilme momenti, omuza uygulanan devrilme kuvveti (F ODA) tarafından oluşturulur. (h) gövdenin etrafında büküldüğü devrilme çizgisine (O) göre. Aynı devrilme hattına göre stabilite momenti, F def kuvvetinin uygulanmasının başlangıcından itibaren ortaya çıkar. Devrilme başlangıcında (denge momentini sınırlayan) en büyük olur, daha sonra yerçekimi kolu G azalır ve stabilite momenti sıfıra düşer (sınır konumunda - devrilme çizgisinin üstünde BCT).

a- vücudun stabilite katsayısı; M.Ö - kararlılık açısı (a); d- vücut sisteminin statik ve dinamik kararlılığı; d - dayanma yüzeyi (kesik çizgi) ve etkin dayanma alanı (gölgeli) (orijinal)

Kararlılık katsayısı, sınırlayıcı kararlılık momentinin devrilme momentine oranına eşittir. Duran bir cismin stabilite katsayısı bire eşit veya ondan büyük olduğunda, devrilme olmaz. Birden küçükse, denge korunamaz.

Bununla birlikte, yalnızca bu iki mekanik faktörün (iki kuvvet momenti) direnci vücut sistemleri, konfigürasyonu değiştirebiliyorsa, gerçek resmi tüketmez. Direnen güreşçinin (Şekil 51, d), bacaklarını bükerek vücudunun ağırlık merkezini kesinlikle dikey olarak indirdiğini varsayalım. Bundan, ne vücudunun yerçekimi kuvveti ne de omuzu ve dolayısıyla stabilite anı değişmeyecektir. Ancak F onp uygulama noktası azalacak, bu kuvvetin omzu azalacak, momenti küçülecek. Bu sayede güreşçi devrilme anını azaltarak vücudunun stabilite faktörünü arttırabilir. Bedeni arkaya eğerek devrilme anını değiştirmeyecek, vücudunun yerçekimi omuzunu ve stabilite anını artıracaktır. Burada da statik kararlılıkta kazanır. Güreşçi, kaslarını gererek halıya yaslanarak kendisine doğru yönlendirilen başka bir dış yatay kuvvet (sürtünme kuvveti) yaratır ve böylece devrilme baskısının etkisini azaltır. İkincisi, aynı zamanda, güreşçinin ani uygulamasına karşı koymak için kaslarının hazır olmasına da bağlıdır. Hileli eylemler, hazırlık durumlarını önemli ölçüde kötüleştirebilir ve düşük itiş gücüyle devrilmeye neden olabilir. Biyomekanik bir sistem için en önemli şey, vücudun yerçekiminin pasif kullanımı değil, vücudun duruşunu koruyan ve değiştiren aktif kas çekimleridir. Vücut sisteminde, her bağlantı, konfigürasyonunu (insan vücudunun duruşu) koruyarak dengede olmalıdır.

Sonuç olarak, bir gövdenin stabilite katsayısı ve sabit bir gövde sistemi, statik stabiliteyi dengesizliğe direnme yeteneği olarak karakterize eder. İnsanlarda, stabilite belirlenirken, her zaman kas çekmelerinin aktif karşıtlığı ve dirence hazır olma durumu dikkate alınmalıdır.

Sürdürülebilirliğin dinamik göstergesi katı vücut hizmet vermektedir kararlılık açısı . Bu, yerçekimi hareket çizgisi ve ağırlık merkezini destek alanının karşılık gelen kenarı ile birleştiren düz çizgi tarafından oluşturulan açıdır. (bkz. şekil 51, M.Ö). Yerçekimi çizgisi destek alanının sınırına ulaşana kadar cismi saptırmaya başlarız (vücudun sınır konumu potansiyel bariyerin üstüdür). Gövdeye dik olarak yerleştirilmiş (Şek. 51, b), sürdürülebilirliğin temeli(/i) düz duran aynı cisminkinden (/2) daha küçüktür (bkz. Şekil 51, içinde). Bu, yerçekimi çizgisinin, devrilmenin başlayacağı sınıra daha yakın olduğu anlamına gelir. İlk durumda devrilmek için ağırlık merkezi ikinciden (Dh 2) daha düşük bir yüksekliğe (Dh 1) kaldırılmalıdır.İlk durumda (a 1) denge açısı açıkça ikinciden daha küçüktür ( 2).

fiziksel anlam kararlılık açısı, dönme açısına eşit olmasıdır (<р), на который надо повернуть тело для начала его опрокидывания. Угол устойчивости показывает, в каких пределах еще восстанавливается равновесие. Он характеризует степень динамиче­ской устойчивости: если угол больше, то и устойчивость больше. Этот показатель удобен для сравнения степени устойчивости одного тела в разных направлениях (если площадь опоры не круг и линия силы тя­жести не проходит через его центр).

Bir düzlemdeki iki kararlılık açısının toplamı olarak kabul edilir denge açısı bu uçakta. Belirli bir düzlemdeki stabilite marjını karakterize eder, yani ağırlık merkezinin bir yönde olası bir devrilmeye kadar hareket aralığını belirler (örneğin, kayak yaparken bir slalomcu, dengede bir jimnastikçi için). kiriş, ayakta duran bir güreşçi).

Denge durumunda biyomekanik sistem Dinamik kararlılık göstergelerinin uygulanması için önemli iyileştirmelerin dikkate alınması gerekir.

Birinci olarak, etkili destek alanı Bir kişinin yüzeyi her zaman desteğin yüzeyi ile çakışmaz. Bir insanda, katı bir gövdede olduğu gibi, destek yüzeyi, desteğin uç noktalarını (veya birkaç destek alanının dış kenarlarını) birleştiren çizgilerle sınırlıdır (bkz. Şekil 51, e). Ancak insanlarda, yumuşak dokular (yalınayak ayaklar) veya zayıf bağlantılar (yerde amuda duran parmakların uç falanjları) yükü dengeleyemediğinden, etkili destek alanının sınırı genellikle destek konturunun içinde bulunur. Bu nedenle, devrilme çizgisi, destek yüzeyinin kenarından içeriye doğru yer değiştirir, etkili destek alanı, yatak yüzeyinin alanından daha azdır.

İkincisi, bir kişi asla devrilme hattına göre (bir küp gibi) tüm vücutla sapmaz, ancak duruşu tamamen korumadan (örneğin, ayakta dururken - ayak bileği eklemlerindeki hareketler) herhangi bir eklemin eksenine göre hareket eder. .

Üçüncüsü, sınır pozisyonuna yaklaşırken, genellikle duruşu korumak zorlaşır ve sadece "sertleşmiş vücut" devrilme çizgisi etrafında devrilmez, aynı zamanda bir düşüşle duruşta bir değişiklik meydana gelir. Bu, alabora olan yüzün etrafındaki sert bir cismin yön değiştirmesinden ve alabora olmasından (eğilme) önemli ölçüde farklıdır.

Bu nedenle, sınırlı kararlı bir dengedeki kararlılık açıları, dinamik kararlılığı dengeyi yeniden kurma yeteneği olarak karakterize eder. İnsan vücudunun stabilitesini belirlerken, ayrıca dikkate alınması gerekir. etkili destek alanının sınırları, duruşu korumanın güvenilirliği vücudun sınır konumuna ve gerçek devrilme çizgisine.

Fiziksel egzersizlerde, genellikle bir tutma bağı (sert) bulunur. Daha sonra dengeyi koruma koşulları, böyle bir bağlantının neden olduğu karşılık gelen reaktif kuvvetleri göz önünde bulundurarak iki yönlü bağlantıyı hesaba katmayı gerektirir.

3. İNSAN VÜCUDUNUN POZİSYONUNUN KORUMASI VE RESTORASYONU

Bir kişi sadece dengeyi korumakla kalmaz, aynı zamanda ihlal durumunda da geri yükleyebilir. Biyomekanik sistemlerin dengesi ile katı fiziksel cisimlerin dengesi arasındaki fark, canlı sistemler için özel mekanik yasalarının varlığında değil, canlı sistemlerin özelliklerinden dolayı daha karmaşık kullanımlarında yatmaktadır.

Rijit gövde statiği

Statik Bir cismin veya cisimler sisteminin denge koşullarını dikkate alır. Duran bir cisme, yönleri bir noktada kesişen birkaç kuvvet etki ederse, bu kuvvetlerin toplamı (vektörü) sıfıra eşit olduğunda hareketsiz kalacaktır. Kuvvet uygulama noktası, etki çizgisi boyunca yer değiştirebilir.

Katı bir cismin veya cisimler sisteminin ağırlık merkezi

Yerçekimi vücudun her parçacığına etki eder. Vücudun belirli noktalarına etki eden yerçekimi kuvvetlerinin bileşkesinin uygulandığı noktaya denir. ağırlık merkezi. Cismin tüm parçacıklarının ağırlık merkezine göre ağırlık momentlerinin toplamı sıfıra eşittir.

Vücut dengesi türleri

Vücudun denge konumundan yeterince küçük bir sapması ile, vücudu orijinal konumuna döndürme eğiliminde olan kuvvetler ortaya çıkarsa, böyle bir dengeye denir. sürdürülebilir.

Genellikle, kararlı dengedeki bir cisim üzerinde küçük pertürbasyonların (yer değiştirmeler, şoklar) etkisinden sonra, denge pozisyonu etrafında küçük bir genlikle salınmaya başlar; bu salınımlar daha sonra sürtünme ile sönümlenir ve denge yeniden sağlanır.

Kararlı denge konumunda, vücudun potansiyel enerjisi minimum bir değere sahiptir (koruyucu kuvvetlerin etkisi altında).

Bununla birlikte, cismin denge konumundan keyfi olarak küçük bir sapması ile, bu sapmayı artırma eğiliminde olan kuvvetler ortaya çıkarsa, böyle bir konuma denir. dengesiz.

Kayıtsız bir denge konumunda, vücut saptığında hiçbir kuvvet ortaya çıkmaz ve yeni konum da bir denge konumudur.

Eğik bir düzlemde denge koşulları

Bir vücudu ağırlıkla dengelemek için P, ufukla α açısı yapan eğimli bir düzlemde, bir kuvvet uygulamanız gerekir. F eşittir F 1 ve F 1 =P sinα kuvveti F eğik düzlem boyunca yönlendirilmelidir (Şekil 1). Bu durumda cisim eğik bir düzleme kuvvetle bastırır. F 2 =P sinα ve eğik düzlem, üzerinde yatan cisme aynı kuvvetle etki eder. Serbestçe yatan bir cisim, yuvarlanma kuvveti statik sürtünme kuvvetinden daha büyük olana kadar eğik bir düzlemde duracaktır. Bu, tgα > k, nerede k statik sürtünme katsayısıdır.

Kuvvet momentlerinin eşitliği için koşullar, kapının (Şekil 3, a) veya vincin dengesine de uygulanır.

Bloklar

Sabit blok (Şekil 3b) sadece etki eden kuvvetin yönünü değiştirmeye yarar. Hareketli blok (Şekil 3, c) güçte bir kazanç elde etmenizi sağlar. Sabit veya üniform olarak dönen hareketli bir blok ile, hepsinin toplamı aktif kuvvetler ve tüm kuvvetlerin momentlerinin toplamı sıfıra eşittir.

Bu nedenle şu şekildedir:

Zincirli vinç (Şekil 4), ortak bir tutucuya bağlı hareketli ve sabit bloklardan oluşan bir sistemdir. Zincirli vinçte n adet hareketli ve n adet sabit blok varsa, o zaman kuvvet F dengeleme kuvveti P, eşittir F = P/2n.

Sürtünme yokluğunda, kuvvet P, vidanın ekseni boyunca hareket eden kuvvet tarafından dengelenir F tutamağa takılı (Şekil 5):